题目内容

14.如图所示,直角三角形ABC的边长AB长为L,∠C为30°,三角形所围区域内存在着磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m,带电荷量为q的带电粒子(不计重力)从A点沿AB方向射入磁场,在磁场中运动一段时间后,从AC边穿出磁场,则粒子射入磁场时的最大速度vm是(  )
A.$\frac{2\sqrt{3}qBL}{3m}$B.$\frac{\sqrt{3}qBL}{m}$C.$\frac{qBL}{m}$D.$\frac{qBL}{2m}$

分析 粒子射入磁场时与AC边界的夹角为60°,根据圆周的对称性,离开磁场时与AC边界的夹角也应该是60°,故粒子不可能从C点离开,其临界轨迹是与BC边相切,结合几何关系得到轨道半径,然后根据牛顿第二定律列式求解粒子射入磁场时的最大速度.

解答 解:粒子在磁场中做匀速圆周运动,画出粒子的运动的临界轨迹,如图所示:

图中四边形ABDO是正方形,故圆周的半径为:r=L;
洛伦兹力提供向心力,故:qvB=m$\frac{{v}_{m}^{2}}{r}$
解得:vm=$\frac{qBL}{m}$
故选:C.

点评 本题关键是明确粒子的运动规律,画出临界轨迹,结合几何关系确定轨道半径,根据牛顿第二定律列式求解最大速度,注意粒子不能从C点射出.

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